Peptides, proteïns and enzymes
ALGEMENE INLEIDING:
How do drugs work?
• Activate (agonist) or deactivate (antagonist) an enzyme
Binding directly to active site
OR allosteric binding
• Add/ remove a metabolite (or analogue)
• Add/ remove a protein
• Activate, change or deactivate a biological response
• E.g. cytokines, steroids, peptides, gases
• Alter the biological system temporarily or permanently
Size comparison:
Where do drugs work?
Administration
Distribution
Metabolism
Excretion
Verschillen tss chemical and biological drugs:
➢ Biopharmaceutical:
An active drug substance made by a living organism
(natural or engineered) or from a chemical reaction
involving biological parts.
1
, Ieder product valt steeds in een van deze stadia te plaatsen
Waar sta je?
2
,INSULIN AND HUMAN GROWTH HORMONE
Human growth hormone (hGH) = somatotrop(h)in
hGH basics
Aanmaak => pituitary gland
➢ Te veel/ te weinig => ziekte
o Dwarfism, gigantism and acromegal
Released: bloedstroom
➢ Directe effecten op meerdere cell types
➢ Het activeert cascades
➢ Activates IGF-1 synthesis in the liver (=insulin like
growth factor 1)
Sequence and structure
Humaan groeihormoon => 4 alfa-helices (vaak bij hormonen)
hGH afkomstig van één gen, bestaan er meerdere eiwitvarianten (isovormen):
• Minstens 5 verschillende isovormen -> in vivo geproduceerd
• De belangrijkste isovorm bestaat uit 191 aminozuren (~22 kDa)
Een isovorm is een variant v EW die verschillen in:
• AZ-sequentie
• Post-translationele modificaties
Kan leiden tot verschillen in functie
Waarom meerdere isovormen?
Gn definitief antwoord, maar er zijn mogelijke antw:
• Andere affiniteit vr receptor hebben
➢ Sommige werken fast acting (rood), long acting (blauw)
Welke hGH-isovorm gebruik je als geneesmiddel?
Men kan verschillende obverwegingen maken bv de werkingsduur,…
Praktijk: vaak isovorm meest voorkomend in bloed
3
, Databanken:
Databanken zoals UniProt zijn essentieel:
• Bevatten informatie over structuur, sequentie en functie
• Geven inzicht in verschillende isovormen
• Koppelen varianten aan ziektes
How it started
Groeihormoon: geëxtraheerd van ratten -> injectie bij ratten -> ratten groeien
Hoe nu bij mens?
➢ EXTRACTIE
=>vaak voorkomende strategie voor biotherapeutics
➢ Probleem:
Het moet afkomstig zijn van mens: geen enkel ander zoogdier heeft hGH gelijkaardig genoeg
(doordat heel specifieke interacties)
Praktisch: pituitary gland = zeer klein, slechts beperkte hoeveelheid hGH
(extractie kan niet v levende mensen -> hebben het zelf nodig)
Specificiteit
hGH-> bidnt receptor via groot contactopp
➢ Oppervlak: veel kleine interacties
➢ Niet zo dat één enkele interactie d ebidning bepaalt => de som v alle kleine interacties zorgt
samen voor sterke binding
Veel contactpunten moeten allemaal exact passen => zeer specifiek
➢ Enthalpische bijdragen (zoals waterstofbruggen, elektrostatische interacties)
➢ Entropische bijdragen (zoals structuurveranderingen en waterverplaatsing)
Kleine verschillen => verstoren meerdere interacties tegelijk
Verklaart waarom groeihormonen van andere dieren niet werken bij de mens hoewel ze wel
sterk gelijkend zijn
Hypothese: Als geen enkel contactpunt meer dan ±90% van de bindingsaffiniteit bepaalt
Men heeft het geëxtraheerd:
1 pituitary gland => 0.5 g
100 g of glands => 300 mg purified hGH
1 patient (child) needs ~ 4.5 mg/month for 3 years
4
ALGEMENE INLEIDING:
How do drugs work?
• Activate (agonist) or deactivate (antagonist) an enzyme
Binding directly to active site
OR allosteric binding
• Add/ remove a metabolite (or analogue)
• Add/ remove a protein
• Activate, change or deactivate a biological response
• E.g. cytokines, steroids, peptides, gases
• Alter the biological system temporarily or permanently
Size comparison:
Where do drugs work?
Administration
Distribution
Metabolism
Excretion
Verschillen tss chemical and biological drugs:
➢ Biopharmaceutical:
An active drug substance made by a living organism
(natural or engineered) or from a chemical reaction
involving biological parts.
1
, Ieder product valt steeds in een van deze stadia te plaatsen
Waar sta je?
2
,INSULIN AND HUMAN GROWTH HORMONE
Human growth hormone (hGH) = somatotrop(h)in
hGH basics
Aanmaak => pituitary gland
➢ Te veel/ te weinig => ziekte
o Dwarfism, gigantism and acromegal
Released: bloedstroom
➢ Directe effecten op meerdere cell types
➢ Het activeert cascades
➢ Activates IGF-1 synthesis in the liver (=insulin like
growth factor 1)
Sequence and structure
Humaan groeihormoon => 4 alfa-helices (vaak bij hormonen)
hGH afkomstig van één gen, bestaan er meerdere eiwitvarianten (isovormen):
• Minstens 5 verschillende isovormen -> in vivo geproduceerd
• De belangrijkste isovorm bestaat uit 191 aminozuren (~22 kDa)
Een isovorm is een variant v EW die verschillen in:
• AZ-sequentie
• Post-translationele modificaties
Kan leiden tot verschillen in functie
Waarom meerdere isovormen?
Gn definitief antwoord, maar er zijn mogelijke antw:
• Andere affiniteit vr receptor hebben
➢ Sommige werken fast acting (rood), long acting (blauw)
Welke hGH-isovorm gebruik je als geneesmiddel?
Men kan verschillende obverwegingen maken bv de werkingsduur,…
Praktijk: vaak isovorm meest voorkomend in bloed
3
, Databanken:
Databanken zoals UniProt zijn essentieel:
• Bevatten informatie over structuur, sequentie en functie
• Geven inzicht in verschillende isovormen
• Koppelen varianten aan ziektes
How it started
Groeihormoon: geëxtraheerd van ratten -> injectie bij ratten -> ratten groeien
Hoe nu bij mens?
➢ EXTRACTIE
=>vaak voorkomende strategie voor biotherapeutics
➢ Probleem:
Het moet afkomstig zijn van mens: geen enkel ander zoogdier heeft hGH gelijkaardig genoeg
(doordat heel specifieke interacties)
Praktisch: pituitary gland = zeer klein, slechts beperkte hoeveelheid hGH
(extractie kan niet v levende mensen -> hebben het zelf nodig)
Specificiteit
hGH-> bidnt receptor via groot contactopp
➢ Oppervlak: veel kleine interacties
➢ Niet zo dat één enkele interactie d ebidning bepaalt => de som v alle kleine interacties zorgt
samen voor sterke binding
Veel contactpunten moeten allemaal exact passen => zeer specifiek
➢ Enthalpische bijdragen (zoals waterstofbruggen, elektrostatische interacties)
➢ Entropische bijdragen (zoals structuurveranderingen en waterverplaatsing)
Kleine verschillen => verstoren meerdere interacties tegelijk
Verklaart waarom groeihormonen van andere dieren niet werken bij de mens hoewel ze wel
sterk gelijkend zijn
Hypothese: Als geen enkel contactpunt meer dan ±90% van de bindingsaffiniteit bepaalt
Men heeft het geëxtraheerd:
1 pituitary gland => 0.5 g
100 g of glands => 300 mg purified hGH
1 patient (child) needs ~ 4.5 mg/month for 3 years
4
